Phương pháp giải bài toán bằng phương trình ion

Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp tự chọn lượng chất Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - PHƯƠNG PHÁP GIẢI BẰNG PHƯƠNG TRÌNH ION 1. Nguyên tắc Có nhiều bài toán hoá học (nhất là toán hoá vô cơ) cho hỗn hợp nhiều chất tác dụng với dung dịch hỗn hợp nhiều chất khác. Nếu chỉ dựa vào phương trình hoá học dạng phân tử để tính toán số mol các chất phản ứng và chất tạo thành, thì rất phức tạp và nhiều khi không rõ bản chất. Để hiểu bản chất, tính toán đơn giản và nhanh chóng, thay vì phải viết nhiều phương trình hoá học dạng phân tử ta chỉ cần viết một hoặc vài phương trình hoá học dạng ion rút gọn. 2. Các ví dụ minh hoạ Ví dụ 1: Hoà tan hết 7,74 gam hỗn hợp bột Mg, Al bằng 500 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO4 0,28M thu được dung dịch X và 8,736 lít khí H2 (ở đktc). Cô cạn dung dịch X thu được lượng muối khan là A. 38,93 gam. B. 103,85 gam. C. 25,95 gam. D. 77,86 gam. (Trích đề thi TSCĐ năm 2008 - Khối A, B) Hướng dẫn Ta có 2H n ↑ = 8,736 22,4 = 0,39 (mol) HCln = 0,5× 1= 0,5 (mol) ; 2 4H SOn = 0,5× 0,28 = 0,14 (mol) Các phương trình điện li: HCl → H+ + Cl− 0,5 → 0,5 0,5 H2SO4 → 2 H+ + 24SO − 0,14 → 0,28 0,14 → Hn + ban đầu = 0,5 + 0,28 = 0,78 (mol) Các phương trình hoá học dạng ion: Mg + 2 H+ → 2Mg + + H2 ↑ (1) 2Al + 6 H+ → 3Al + + 3H2 ↑ (2) Theo (1, 2): Hn + phản ứng = 2× 2Hn ↑ = 0,78 (mol) → H + phản ứng vừa đủ Vậy Xm = m hh kim loại + m gốc axit = 7,74 + 35,5× 0,5 + 96× 0,14 = 38,93 (g). Ví dụ 2: Thêm m gam kali vào 300 ml dung dịch chứa Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch X vào 200 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M thu được kết tủa Y. Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì giá trị của m là A. 1,59. B. 1,17. C. 1,71. D. 1,95. (Trích đề thi TSCĐ năm 2007 - Khối A, B) Hướng dẫn Ta có 2Ba(OH)n = 0,3× 0,1= 0,03 (mol) ; NaOHn = 0,3× 0,1= 0,03 (mol) 2 4 3Al (SO )n = 0,2× 0,1= 0,02 (mol) Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp tự chọn lượng chất Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Ba(OH)2 → 2Ba + + 2 OH− Al2(SO4)3 → 2 3Al + + 3 24SO − 0,03 → 0,03 0,06 0,02 → 0,04 0,06 NaOH → Na+ + OH− 0,03 → 0,03 Các phương trình hoá học dạng ion: 2K + 2H2O → 2 K+ + 2 OH− + H2 ↑ (1) 0,03 ← 0,03 2Ba + + 24SO − → BaSO4 ↓ (2) 0,03 → 0,03 3Al + + 3 OH− → Al(OH)3 ↓ (3) 0,04 → 0,12 Để thu được lượng kết tủa Y lớn nhất thì OH− phản ứng vừa đủ với 3Al + → OHn − tạo ra ở (1) = 0,12 – (0,06 + 0,03) = 0,03 (mol) Vậy m = 39× 0,03 = 1,17 (g). Ví dụ 3: Trộn 100 ml dung dịch (gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400 ml dung dịch (gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. Giá trị pH của dung dịch X là A. 7. B. 2. C. 1. D. 6. (Trích đề thi TSĐH năm 2007 - Khối B) Hướng dẫn 2Ba(OH)n = 0,1× 0,1= 0,01 (mol) ; 2 4H SOn = 0,4× 0,0375 = 0,015 (mol) NaOHn = 0,1× 0,1= 0,01 (mol) ; HCln = 0,4× 0,0125 = 0,005 (mol) Ba(OH)2 → 2Ba + + 2 OH− H2SO4 → 2 H+ + 24SO − 0,01 → 0,01 0,02 0,015 → 0,03 0,015 NaOH → Na+ + OH− HCl → H+ + Cl− 0,01 → 0,01 0,005 → 0,005 OHn − = 0,03 (mol) < Hn + = 0,035 (mol) Các phương trình hoá học dạng ion: H+ + OH− → H2O (1) 0,03 ← 0,03 2Ba + + 24SO − → BaSO4 ↓ (2) → Hn + dư = 0,035 – 0,03 = 0,005 (mol) [H+] trong dd X = 0,0050,1 0,4+ = 0,01M = 210− M Vậy dung dịch X có pH = 2. Ví dụ 4: Rót 1 lít dung dịch A chứa NaCl 0,3M và (NH4)2CO3 0,25M vào 2 lít dung dịch B chứa NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,1M. Sau khi kết thúc phản ứng, khối lượng cả hai dung dịch giảm là A. 47,5 gam. B. 47,2 gam. C. 47,9 gam. D. 47,0 gam. Hướng dẫn Ta có NaCln = 1× 0,3 = 0,3 (mol) ; NaOHn = 2× 0,1 = 0,2 (mol) Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp tự chọn lượng chất Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 4 2 3(NH ) COn = 1× 0,25 = 0,25 (mol) ; 2Ba(OH)n = 2× 0,1= 0,2 (mol) NaCl → Na+ + Cl− NaOH → Na+ + OH− 0,3 → 0,3 0,3 0,2 → 0,2 (NH4)2CO3 → 2 4NH+ + 23CO − Ba(OH)2 → 2Ba + + 2 OH− 0,25 → 0,5 0,25 0,2 → 0,2 0,4 → ∑ OHn − = 0,6 (mol) Các phương trình hoá học dạng ion: 2Ba + + 23CO − → BaCO3 ↓ (1) 0,2 → 0,2 0,2 4NH + + OH− → NH3 ↑ + H2O (2) 0,5 → 0,5 0,5 Vậy khối lượng cả hai dung dịch giảm bằng: 3BaCO m ↓ + 3NHm ↑ =197× 0,2 + 17× 0,5= 47,9 (g). Ví dụ 5: Thực hiện hai thí nghiệm: - Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO3 1M thoát ra V1 lít NO. - Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO3 1M và H2SO4 0,5M thoát ra V2 lít NO. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1 và V2 là A. V2 = V1. B. V2 = 2,5V1. C. V2 = 2V1. D. V2 = 1,5V1. (Trích đề thi TSĐH năm 2007 - Khối B) Hướng dẫn Ta có Cun = 3,84 64 = 0,06 (mol) 3HNOn = 0,08× 1= 0,08 (mol) ; 2 4H SOn = 0,08× 0,5= 0,04 (mol)
Thí nghiệm 1: Hn + = 3HNOn = 0,08 (mol) 3Cu + 8 H+ + 2 3NO − → 3 2Cu + + 2NO ↑ + 4H2O (1) bđ: 0,06 0,08 0,08 pứ: 0,03 ← 0,08 → 0,02 0,02 spứ: 0,03 0 0,06
Thí nghiệm 2: Hn + = 3HNOn + 2 2 4H SOn = 0,16 (mol) 3Cu + 8 H+ + 2 3NO − → 3 2Cu + + 2NO ↑ + 4H2O (2) bđ: 0,06 0,16 0,08 pứ: 0,06 ← 0,16 → 0,04 0,04 spứ: 0 0 0,04 Do đó NOn (2) = 2 NOn (1) → V2 = 2V1. Ví dụ 6: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M và KHCO3 1M. Nhỏ từ từ từng giọt cho đến hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh ra V lít khí (ở đktc). Giá trị của V là A. 4,48. B. 3,36. C. 2,24. D. 1,12. (Trích đề thi TSĐH năm 2009 - Khối A) Khóa học Luyện thi ĐH Đảm bảo TLBG Phương pháp tự chọn lượng chất Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Hướng dẫn Ta có 2 3CO n − = 2 3Na COn = 0,1× 1,5 = 0,15 (mol) 3HCO n − = 3KHCOn = 0,1× 1 = 0,1 (mol) ; HCln = 0,2× 1= 0,2 (mol) Các phương trình hoá học dạng ion: 2 3CO − + H+ → 3HCO − (1) bđ: 0,15 0,2 pứ: 0,15 → 0,15 0,15 spứ: 0 0,05 3HCO − + H+ → 2CO ↑ + H2O (2) bđ: 0,25 0,05 pứ: 0,05 ← 0,05 → 0,05 spứ: 0,2 0 Vậy V = 0,05× 22,4 = 1,12 (l). Ví dụ 7: Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 1,182. B. 3,940. C. 1,970. D. 2,364. (Trích đề thi TSĐH năm 2009 - Khối A) Hướng dẫn Ta có 2COn = 0,448 22,4 = 0,02 (mol) NaOHn = 0,1× 0,06 = 0,006 (mol) ; 2Ba(OH)n = 0,1× 0,12 = 0,012 (mol) → OHn − = 0,006 + 2× 0,012 = 0,03 (mol) Các phương trình hoá học dạng ion: CO2 + OH− → 3HCO − + H2O (1) bđ: 0,02 0,03 pứ: 0,02 → 0,02 0,02 spứ: 0 0,01 3HCO − + OH− → 23CO − + H2O (2) bđ: 0,02 0,01 pứ: 0,01 ← 0,01 → 0,01 spứ: 0,01 0 2Ba + + 23CO − → BaCO3 ↓ (3) bđ: 0,012 0,01 pứ: 0,01 ← 0,01 → 0,01 spứ: 0,002 0 Vậy m = 3BaCO m ↓ = 197× 0,01 = 1,97 (g). Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn